Стварэнне новых раслін. Змена старых гатункаў раслін з дапамогай новых метадаў

Вы знаходзіцеся: Стварэнне новых раслін

Скрыжаванні паміж існымі раслінамі, вядома, не вычэрпваюць усіх патэнцыйных магчымасцяў атрымання новых спалучэнняў геномаў. Звычайныя скрыжаванні варта працягваць не толькі для падвышэння ўраджайнасці сельскагаспадарчых раслін і іх якасці, але таксама для іх абароны ад новых рос мікраарганізмаў і казурак-шкоднікаў. Акрамя таго, неабходна развіваць далей новыя метады, у аснове якіх ляжаць выкарыстанне тканкавых і клеткавых культур і саматычная гібрыдызацыя шляхам зліцця пратапластаў, хоць усё гэта застаецца пакуль яшчэ толькі на ўзроўні цікаўных лабараторных эксперыментаў. Нядаўна ў выніку зліцця пратапластаў быў атрыманы сапраўдны саматычны гібрыд паміж бульбай і таматам. Пры гадоўлі ў культуры такіх гібрыдных клетак спачатку ўтваралася маса недыферэнцыяванай тканіны (каллус), а затым і цэлыя расліны з некаторымі прыкметамі абодвух бацькоў. Каб даказаць гібрыдную прыроду гэтых раслін, з іх вылучалі і аналізавалі р-булозобисфосфат-карбаксілазу - фермент цыклу Кальвіна, які складаецца з вялікіх субадзінак бялку, вызначаных генамі, што змяшчаюцца ў хларапластах, і малых субадзінак, вызначаных ядзернымі генамі. Было паказана, што ў гібрыда вялікія і малыя бялковыя субадзінкі адбываюцца ад розных бацькоўскіх асобін. Гэта першы выпадак, калі шляхам саматычнай гібрыдызацыі было створана расліна, якое нельга (ці ва ўсякім разе не атрымалася дагэтуль) атрымаць з дапамогай звычайных метадаў палавога скрыжавання. Метад саматычнай гібрыдызацыі ў найблізкай будучыні паднясе нам, несумнеўна, нямала іншых нечаканасцяў.

Для эксперыментаў па трансфармацыі расліннай клеткі найболей падыходным аб'ектам, амаль напэўна, апынуцца пратапласты. Мы ўжо размяшчаем побач фактараў, здольных пераносіць гены з адной клеткі ў іншую; самым шматспадзеўным, з такіх пераносчыкаў служыць Ti- (tumor inducing) плазмида Agrobacterium tumefaciens (узбуджальніка рака каранёвай шыйкі). Гэту невялікую колцавую малекулу ДНК, якая абумаўляе ператварэнне звычайных клетак у клеткі ракавай пухліны, можна 'надрэзаць' і растуліць, выкарыстоўваючы рестрикционные эндонуклеазы, што выдаткоўваюцца з розных мікраарганізмаў. Да растуленага такім чынам кольцу плазмидной ДНК можна дадаць іншыя фрагменты ДНК, атрыманыя аналагічным чынам з клетак, гены якіх падлягаюць пераносу. У прысутнасці адпаведных крыніц энергіі і ферментаў, званых лигазами, можна выклікаць злучэнне растуленых канцоў малекул ДНК. У некаторых выпадках пры гэтым атрымліваюцца гібрыдныя плазмиды, у якое замкнулася кольца якіх уключаюцца жаданыя гены эукариотических клетак. Такія плазмиды можна затым выкарыстоўваць для заражэння пратапластаў расліны-гаспадара, у якое мяркуецца перанесці гэтыя гены.

У выпадку поспеху эксперыменту плазмида пранікае ў клетку і реплицируется разам з хромосомной ДНК. Часці плазмидной ДНК могуць затым вызваліцца з колцападобнай малекулы і ўключыцца ў геном-рэцэптар, ператварыўшыся ў сталую частку генетычнага апарата зараз ужо змененай расліны-гаспадара.

Прапанавалася шмат планаў для правядзення эксперыментаў па пераносе генаў, якія вызначаюць фіксацыю азоту, устойлівасць да ўзбуджальнікаў хвароб, больш высокую амінакіслотную прадуктыўнасць і больш магутны габітус. Хоць у наш час гэтыя планы здаюцца некалькі фантастычнымі, іх варта мець на ўвазе на будучыню. Генная інжынерыя амаль несумнеўна будзе гуляць вялікую ролю ў сельскай гаспадарцы XXI у.

Пратапласты, атрыманыя з лісця бульбы, ужо выкарыстоўваюцца для адбору варыянтаў, найболей устойлівых да неспрыяльных уздзеянняў, і да хвароб (мал. 16.3). Ствараецца ўражанне, што кожны ліст уяўляе сабою мазаіку з клетак, якія адрозніваюцца па сваім генетычным складзе гэтыя адрозненні могуць быць абумоўлены геннымі мутацыямі, такімі хромосомными зменамі, як делеции, ці няроўна мерным размеркаваннем плазмид пры клеткавым падзеле. У чым бы ні складаўся чыннік генетычнай змены, гэтыя клеткі можна вылучаць у выглядзе пратапластаў, з якіх у выніку рэгенерацыі спачатку зноў утворацца клеткі, а затым каллусы і цэлыя расліны; атрыманыя такім чынам асобнікі можна даследаваць, з тым каб выявіць наяўныя паміж імі адрознення. Гэты магутны метад, відавочна, знойдзе шырокае ўжыванне ў будучыні.

Блізкі метад - культура клетак у прысутнасці антыметабалітаў (мал. 16.4). Варта чакаць, што любая клетка, якая гадуецца ў прысутнасці антыметабаліту, будзе вырабляць залішнюю колькасць звычайнага метабаліту. Калі такую клетку выгадоўваць у культуры, то яна, магчыма, дасць пачатак расліне, продуцирующему жаданы метабаліт у вялікіх колькасцях. Такі эксперымент быў паспяхова праведзены з клеткамі морквы. Пры ўводзінах у асяроддзе 5-метилтриптофана (5-МТ) большасць клетак гіне, паколькі 5-МТ - эфектыўны антаганіст трыптафану. Але некаторыя клеткі пры гэтым не гінуць; яны, як апынулася, утрымоўваюць вялікія колькасці эндагеннага трыптафану, таму што наяўны ў іх фермент - антранилатсинтетаза, якая ўдзельнічае ў адукацыі индольного кольцы трыптафану, - не душыцца, як гэта звычайна бывае, канчатковым прадуктам рэакцыі. У выніку гэты фермент абумоўлівае 'залішнюю прадукцыю' трыптафану, а расліны, рэгенераваныя з такіх адабраных клетак, багацей трыптафанам, чым тыя лініі, з якіх яны адбываюцца. Гэты метад, несумнеўна, будзе выкарыстоўвацца ў будучыні для стварэння ліній важных сельскагаспадарчых раслін з падвышаным утрыманнем вітамінаў, амінакіслот, стэроідаў і іншых пажаданых прадуктаў, выпрацоўваемых раслінамі.